干細胞研究是當今世界生命科學研究的前沿，為人類應對健康挑戰提供了新的技術和新的思路。胚胎發育、細胞重編程是研究細胞命運轉變的兩個核心體系，而表觀遺傳調控在其中發揮重要作用，不僅是當今生命科學領域最前沿的科學問題之一，而且是我國基礎研究的重點突破方向。

近日，同濟大學細胞干性與命運編輯前沿科學中心在細胞命運轉變的科學研究中，基于華大智造測序設備、實驗室自動化設備、單細胞平臺以及時空組學STOmics技術，利用早期胚胎發育和細胞重編程體系，系統解析了表觀遺傳修飾在調控基因表達進而影響細胞命運轉變的分子機制，探究生命發育和動物克隆的科學奧秘。

科企合作助力

探索細胞命運轉變的前沿問題

同濟大學細胞干性與命運編輯前沿科學中心，是教育部首批批復立項的前沿科學中心之一。在同濟大學已有堅實基礎上，前沿中心聚焦干細胞領域系統性、前瞻性、緊迫性的重大科學問題，緊密圍繞細胞命運的分子調控、基于干細胞的器官構建、干細胞臨床轉化研究三大核心方向開展科研攻關，取得一系列重大原創性突破。

同濟大學生命科學與技術學院高亞威教授課題組主要關注早期胚胎發生過程中細胞命運的表觀調控機制，她強調：“單細胞測序技術能夠檢出細胞異質性信息，為復雜系統的分子動態檢測提供了可能。在單細胞研究當中，由于樣本的稀缺性和脆弱性，需要對獲得的新鮮樣本進行及時處理，避免長時間儲存和運輸等。因此，建立本地化的測序平臺，成為解決這一問題的關鍵。”

目前，同濟大學“細胞干性與命運編輯”前沿科學中心配備了華大智造單細胞液滴生成儀DNBelab C-TaiM 4、高通量測序儀MGISEQ-2000、自動化移液工作站MGISP-100等先進的一站式工具與平臺，進一步助推該中心科研成果的產出與應用轉化。

華大智造單細胞產品組合，逐步獲得科研工作者的青睞，該產品組合可實現對單細胞測序實驗操作流程的整體把控，根據研究進展和實際需求靈活的開展單細胞測序。華大智造單細胞液滴生成儀DNBelab C-TaiM 4能夠高效賦能全球生命科學實驗室開啟規模化、標準化的單細胞多組學研究，后續也將助力同濟大學進一步提升單細胞領域的科研能力。

而華大智造MGISP-100自動化樣品制備系統搭配MGISEQ-2000測序儀，能夠更好地滿足高通量和快速便捷的測序需求。MGISP-100作為一款高通量測序領域的自動化工作站，搭載了8通道移液器，可對樣本進行批量處理，使實驗室技術人員能夠從耗時繁瑣的程序中解放出來，不僅有助于增加文庫制備的穩定性，而且降低了總運營成本，同時也全面提升了實驗室的整體工作效率。

推動用人工智能的方法

系統解析細胞命運決定的調控機制

前沿科學中心搭建了單細胞測序和時空組學多組學實驗平臺，結合開發的單細胞、空間組學數據分析的人工智能方法，系統解析細胞命運決定的調控機制。

目前中心已經開發了單細胞轉錄因子調控網絡預測方法SCRIP，通過構建單細胞多組學整合和預測算法，同時收集整合領域內發表的大量的單細胞轉錄組學數據，建立人工智能大語言模型，開發了人類腫瘤微環境分析平臺TISCH、人類正常組織分析平臺HUSCH以及基于深度學習的細胞定義算法SELINA，推動用人工智能的方法定量的解釋細胞身份的意義，或基于深度學習實現細胞身份定義等。

“我們實驗室研究的重點是開發單細胞空間組學數據分析的人工智能方法。”同濟大學生命科學與技術學院教授王晨飛教授表示：“我們將持續深入解析細胞命運調控的最終機制，我們也有幸獲得華大時空組學青年科學家激勵計劃的支持，對于我們開展臨床科學方面的課題研究，提供了高精度的空間轉錄組學的視角，這將為我們帶來更多的創新型的研究成果。期望能和華大智造一起協同合作提供重要且有力的工具，有效的實現單細胞多組學技術發展。”

DCS三大技術賦能，同濟大學發布

“功能性類囊胚構建”研究成果

長期以來，由于倫理和技術的限制，對植入階段胚胎發育及相關疾病的研究進展緩慢。以干細胞為基礎的胚胎體外模擬技術為科研人員提供了良好的平臺，特別是類囊胚的構建很大程度上允許研究人員對植入前到植入后的連續過程進行操作和觀察。

2022年7月，同濟大學高紹榮課題組在Protein & Cell（IF=15.328）雜志在線發表題為“Bilineage embryo-like structure from EPS cells can produce live mice with tetraploid trophectoderm”的研究論文。該項研究闡述了EPS-blastoids存在植入后發育缺陷的原因和機制，并進一步進行了功能性類囊胚的構建嘗試。值得一提的是，該研究基于華大智造DNBelab C系列和DNBSEQ測序平臺完成單細胞建庫實驗及測序。

為了弄清EPS-blastoids不能進行正常的胚胎發育的機制，作者利用顯微捕獲切割從ICM結構分離出TE-like結構，通過scRNAseq檢測轉錄水平變化。研究人員發現EPS-blastoids由于缺乏真正的TE譜系細胞而無法實現植入后發育，其TE-like結構是由PrE譜系細胞構成的。該研究進一步使用包含EPI和PrE譜系細胞的BLES與四倍體胚胎的TE重新構建，實現了可育小鼠的產生。這項研究為功能性類囊胚的建立提供了理論和實驗基礎。

華大自主研發的時空組學技術Stereo-seq，作為當前生命科學領域的前沿工具，深度融合了空間信息和分子層面的組學數據，為理解細胞類型、組織結構以及它們在生物體中的功能提供了新視角。在干細胞研究領域，時空組學技術在細胞類型的精確識別與定位、細胞命運的調控機制、胚胎發育、再生醫學、疾病模型的建立與研究等方面都發揮著重要作用。

自2021年起，“細胞干性與命運編輯”前沿科學中心便引入時空組學技術，基于該技術“高分辨、大視場、多組學、全物種”的技術優勢，深入探索干細胞研究領域的時空奧秘。同時，對于常見的不同形狀、不同大小的組織切面，都有可適配的時空芯片。2022年，時空組學技術在同濟大學完成了本地化的實驗落地，研究人員得以更方便的組織、開展實驗，并能更高效地獲取實驗數據。

“我們在與華大智造的合作當中，感受到了中國智造的魅力和蓬勃的生命力，所以我們也非常期待中國的科研工作者能夠在未來使用更多的國產化的設備和試劑。”高亞威教授表示。

未來，華大智造將始終秉承“創新智造引領生命科技”的理念，在DCS三大領域中——基因組學（DNA Omics，簡稱“D”）、細胞組學（Cell Omics，簡稱“C”）、時空組學（Spatial Omics，簡稱“S”），幫助科研人員同時在DNA、細胞、組織等不同維度，對樣本進行批量處理和成體系化的研究，深入解析細胞干性與命運編輯機制的復雜性和異質性。華大智造也將持續為全球用戶提供超高通量、超低成本、智慧集成的強大工具，以科技創新賦能生命科學領域發展。